Використання цифрових мікроскопів для вивчення фізичних явищ: нові можливості для шкільного навчання
DOI:
https://doi.org/10.33989/2524-2474.2025.1.25Ключові слова:
броунівський рух, молекулярно-кінетична теорія, освітні технології, методичні рекомендації, STEM-освітаАнотація
Сучасний освітній процес вимагає впровадження новітніх технологій, які сприяють кращому розумінню складних наукових концепцій. Використання цифрових мікроскопів відкриває перспективи для розвитку практичних навичок, покращує аналітичне мислення учнів та підтримує інтеграцію фізичних явищ із реальним світом. Дане дослідження присвячене аналізу можливостей використання цифрових мікроскопів у викладанні фізики в школі. Було проведено серію досліджень, спрямованих на визначення залежності швидкості хаотичного руху частинок від в’язкості середовища. Використання програмного забезпечення для аналізу відеозаписів дозволило встановити, що зі зменшенням концентрації молока швидкість частинок зростає, що узгоджується з моделлю Стокса-Ейнштейна. Окрім експериментальної частини, було проведено анкетування серед учнів і вчителів для оцінки ефективності використання цифрових мікроскопів у навчальному процесі. Результати показали, що 85 % учнів вважають, що цифрові мікроскопи зробили вивчення фізики більш цікавим, а 78 % зазначили, що спостереження мікроскопічних явищ сприяло глибшому розумінню теоретичного матеріалу. Аналіз академічних досягнень учнів засвідчив підвищення рівня знань і покращення успішності в порівнянні з традиційними методами викладання. Отримані результати підтверджують доцільність інтеграції цифрових мікроскопів у навчальні програми з фізики, особливо в рамках STEM-освіти. Запропоновано розробити методичні рекомендації щодо впровадження цифрової мікроскопії у шкільний курс фізики. Отримані результати дослідження можуть бути використані вчителями фізики загальноосвітніх навчальних закладів для підвищення ефективності викладання, розробниками освітніх програм для інтеграції цифрової мікроскопії у шкільний курс фізики, а також у STEM-центрах та наукових гуртках для формування практичних дослідницьких навичок учнів.
Посилання
Abdusselam, M.S., & Kilis, S. (2021). Development and evaluation of an augmented reality microscope for sciencelearning: A design-based research. International Journal of Technology in Education, 4(4), 708-728. doi: 10.46328/ijte.88.
Banchi, H., & Bell, R. (2008). The many levels of inquiry: A guide for teachers. Science and Children, 46(2), 26-29.
Budnyk, O.B., Kondur, O.S., & Diakiv, I.B. (2020). Digital technologies in inclusive education: Realities, problems, andprospects. Bulletin of Cherkasy National University named after Bohdan Khmelnytsky. Pedagogical Sciences Series, 3, 39-45.
Declaration of Helsinki. (2013, October). Retrieved from https://www.wma.net/what-we-do/medical-ethics/declaration-of-helsinki/
Dickerson, J., & Kubasko, D. (2007). Digital microscopes: Enhancing collaboration and engagement in scienceclassrooms with information technologies. Contemporary Issues in Technology and Teacher Education, 7(4), 279-292.
Doroshenko, I. (2022). Integration of digital microscopes into the optics curriculum. Odesa University Bulletin, 105, 23-41.
Koehler, M.J., & Mishra, P. (2009). What is technological pedagogical content knowledge?. Contemporary Issues inTechnology and Teacher Education, 9(1), 60-70.
Hughes, S., Evason, C., Nadarajah, H., & Leisemann, S. (2019). Using a scanning electron microscope in physics STEMeducation. Physics Education, 54(5), article number 055018. doi: 10.1088/1361-6552/ab2bcf.
Ivanenko, I.S. (2021). Digital microscopes in modern schools: Methodological recommendations. Ukrainian Journal ofEducational Technologies, 8(2), 22-36.
Jonassen, D.H. (2011). Learning to solve problems: A handbook for designing problem-solving learning environments. NewYork: Routledge.
Kozhevnikova, A., & Kozhevnykov, P. (2024). Specifics of innovative educational environment and its influence onthe development of future teachers’ innovative competence. Scientific Bulletin of Mukachevo State University. Series“Pedagogy and Psychology”, 10(2), 72-80. doi: 10.52534/msu-pp2.2024.72.
Kuznetsov, R. (2022). The effectiveness of digital visualization in physics experiments. Physics and Education, 12(3), 78-92.
Lavrova, A. (2013). Use of a digital microscope in physics lessons. Scientific Notes. Series: Problems of Methodology ofPhysics, Mathematics, and Technological Education, 4(2), 148-150.
Levsheniuk, V., & Tyshchuk, V. (2009). The work of the physics practicum “Study of Brownian Motion” usinginnovative technologies. Physics and Astronomy at School, 1, 19-23.
Omelchenko, Y. (2024). The effectiveness of digital microscopes in thermodynamics studies. Journal of Modern PhysicsEducation, 18(2), 45-59.
Pennycook, S.J., Ishikawa, R., Wu, H., & Zhao, X. (2024). Physics through the microscope. Chinese Physics B, 33(11), article number 116801. doi: 10.1088/1674-1056/ad7aff.
Potapiuk, L., & Dymarchuk, O. (2021). Digital technologies in the learning process of visually impaired individuals. In Teacher’s professionalism: Theoretical and methodological aspects. Methodological materials for the project “Digitaleducational space: Ukrainian-Polish experience” (pp. 163-173). Sloviansk.
Rieber, L.P. (2005). Multimedia learning in games, simulations, and microworlds. In R.E. Mayer (Ed.), Cambridgehandbook of multimedia learning (pp. 549-567). Cambridge: Cambridge University Press.
Statnik, E.S., Salimon, A.I., & Korsunsky, A.M. (2020). On the application of digital optical microscopy in the study ofmaterials structure and deformation. Materials Today: Proceedings, 33(4), 1917-1923. doi: 10.1016/j.matpr.2020.05.600.
Tarangul, L., & Romaniuk, S. (2022). The use of augmented reality technology in the educational process of highereducation institutions. Problems of Education, 1(96), 187-204. doi: 10.52256/2710-3986.1-96.2022.12.
Yurchenko, A., Khvorostina, Y., Shamoniia, V., & Semenikhina, O. (2023). Digital technologies in physics teaching:Analysis of existing practices. Physics and Mathematics Education, 38(5), 54-60. doi: 10.31110/2413-1571-2023-038-5-008.
Zholos, O.V. (2020). Modern information technologies in biology. Kyiv: Naukova Dumka.
ISSN 
ISSN 
